Question

Um vagão de massa M = 500g está conectado por uma corda
a um peso de massa m = 100g. No momento inicial o vag˜ao se move para a
esquerda com velocidade incial v0 = 10m/s. Ache a magnitude e dire¸c˜ao da
velocidade do vagãoo, sua posição e a distância total percorrida em t = 5s.

Answer 1

Olá!

Para resolvermos esse exercício vamos ter que levar em consideração o Princípio Fundamental da Dinâmica (2ª Lei de Newton) aplicada ao movimento retilíneo, portanto, vamos precisar de algumas das equações da Cinemática para resolver os cálculos aqui. Vamos lá:

* perceba que esse vagão irá se movimentar durante apenas 5 segundos, sendo assim, a sua aceleração será negativa, e a sua velocidade final será zero, pois o vagão irá parar...

V = Vo + a·t
0 = 10 + a·5
a = - 10/5
a = - 2 m/s².

- A direção da velocidade do vagão continuará sendo para a esquerda e a sua magnitude, ou seja, a sua força resultante será:

Fr = m · |a| 
Fr = (0,5 + 0,1) · 2 (massa do vagão + peso em kg)
Fr = 0,6 · 2
Fr = 1,2 N

- Para encontrarmos a distância percorrida pelo vagão nesses 5 segundos, podemos utilizar a equação de Torricelli, então:

V² = Vo² + 2·a·ΔS
0² = 10² + 2·(-2)·ΔS
0 = 100 - 4ΔS
4ΔS = 100
ΔS = 100/4
ΔS = 25 m.

Portanto, em 5 segundos esse vagão percorrerá 25 metros.

Espero que tenha compreendido!